摘 要： 椒江二橋及接線工程主橋是一主跨為480m的雙塔雙索面組合鋼箱梁斜拉橋，其主墩承臺(tái)形式為六邊形圓倒角整體式，主墩承臺(tái)采用防撞設(shè)施的設(shè)計(jì)與承臺(tái)的施工相結(jié)合的方法，即防撞設(shè)施既作為船舶撞擊承臺(tái)的保護(hù)措施又作為承臺(tái)施工時(shí)的鋼套箱。

關(guān)鍵詞：椒江二橋；主墩；鋼套箱；施工

1、防撞鋼套箱施工概況

椒江二橋主橋主墩采用防撞設(shè)施的設(shè)計(jì)與承臺(tái)的施工相結(jié)合的方式，即防撞設(shè)施既作為船舶撞擊承臺(tái)的保護(hù)措施又作為承臺(tái)施工時(shí)的鋼套箱。主墩承臺(tái)形式為六邊形圓倒角整體式，承臺(tái)尺寸為45.36×24.48×6.0m，相應(yīng)的為其設(shè)計(jì)的防撞鋼套箱尺寸達(dá)50.36×27.88×9.5m，防船撞鋼套箱總高9.5m，高出承臺(tái)以上1m，伸到封底混凝土以下1m。橫橋向由于船撞力較大，鋼套箱厚度為2.5m，順橋向厚度為1.7m其整個(gè)防撞設(shè)施的總體重量達(dá)800t。

主墩防撞鋼套箱結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意見(jiàn)圖1。

2、防撞鋼套箱的設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)的防撞設(shè)計(jì)

防撞設(shè)施的功能：主要利用與船體結(jié)構(gòu)匹配的鋼結(jié)構(gòu)變形破損消能，鋼結(jié)構(gòu)材料性能穩(wěn)定，單位質(zhì)量材料破損時(shí)消耗能量大。橋墩在船舶撞擊時(shí)，設(shè)施破損消能，減少對(duì)橋墩的碰撞力同時(shí)減少船舶破損長(zhǎng)度，避免船舶前伸部分觸及橋墩上部結(jié)構(gòu)，同時(shí)加長(zhǎng)防撞設(shè)施保護(hù)樁基。

本防撞設(shè)施的主體結(jié)構(gòu)采用Q235C鋼，主要采用10mm鋼板和型鋼，結(jié)構(gòu)分段制作采用焊接方式連接。結(jié)構(gòu)內(nèi)壁板上安裝防撞橡膠件，橡膠件采用耐老化的氯丁橡膠，安裝在防撞設(shè)施和橋墩承臺(tái)之間，改善防撞設(shè)施與橋墩承臺(tái)的接觸性能。

2.2 結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)

采用技術(shù)成熟的防腐隔離層設(shè)計(jì)，從施工現(xiàn)場(chǎng)考慮，對(duì)該防撞結(jié)構(gòu)外表面采用重防腐隔離層保護(hù)，內(nèi)表面采用防腐蝕油漆保護(hù)。

2.3 套箱與防撞結(jié)構(gòu)的結(jié)合設(shè)計(jì)

（1）套箱側(cè)模設(shè)計(jì)

套箱側(cè)模利用防撞結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)圍壁作為承臺(tái)模板的受力骨架，在10cm厚防撞橡膠之間加設(shè)9cm厚的木肋和1cm厚竹膠板，形成承臺(tái)施工所需的側(cè)模。

（2）套箱底籃設(shè)計(jì)

鋼套箱底籃采用桁架結(jié)構(gòu)（高為140cm），由主桁架、次桁架、分配槽鋼、連接槽鋼及鋼底板組成，鋼底板（δ=8mm鋼板）焊接在底桁架的下面，并根據(jù)實(shí)測(cè)的鉆孔灌注樁樁位坐標(biāo)，在鋼底板上精確放樣出開(kāi)孔位置。開(kāi)孔的實(shí)際直徑比樁直徑大30cm（預(yù)留孔直徑Φ315cm），以便套箱安裝時(shí)有一定的間隙，有利于套箱的安裝。底桁架的構(gòu)件均采用槽鋼及角鋼加工而成，且與防撞結(jié)構(gòu)內(nèi)圍壁焊接成整體。

套箱底籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了MIDAS空間有限元軟件進(jìn)行計(jì)算，選取了整個(gè)套箱底籃進(jìn)行三維空間建模，計(jì)算模型及各單元組合應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。

（3）套箱承重及支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋼套箱承重系統(tǒng)主要由護(hù)筒周邊均勻分布的74個(gè)鋼制倒掛牛腿組成。

支撐系統(tǒng)含套箱上口側(cè)板間的水平支撐鋼管和連接支撐鋼管與底板桁架間的豎向連接鋼管。水平支撐鋼管（Φ600x8mm）既作為套箱整體吊裝的水平支撐用以平衡水平分力，又可用于平衡后期承臺(tái)澆筑時(shí)砼的側(cè)壓力；豎向連接鋼管（Φ300x6mm）用于起抵抗吊裝過(guò)程中底籃下?lián)蠒r(shí)套箱的變形的作用。

（4）吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋼套箱吊裝系統(tǒng)采用吊耳形式，8個(gè)吊耳均設(shè)置在鋼套箱強(qiáng)加勁肋頂面位置。

3、防撞鋼套箱的施工

3.1 鉆孔平臺(tái)拆除

平臺(tái)拆除工作包括拆除主鉆孔平臺(tái)的上部結(jié)構(gòu)、輔助樁與鋼護(hù)筒之間的平聯(lián)管、鋼護(hù)筒之間的連通管，僅留下吊車(chē)行走，設(shè)備、材料運(yùn)輸通道以及設(shè)備材料堆放平臺(tái)和龍門(mén)吊軌道及附屬設(shè)施，保證套箱下放路徑及設(shè)計(jì)平面位置上不存在任何障礙物。

3.2 焊接倒掛牛腿、安裝導(dǎo)向架、放置封堵板

倒掛牛腿由掛板、承重面板、加勁鋼板組成。倒掛牛腿是承臺(tái)施工最重要的受力部件，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到承臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全。倒掛牛腿焊接施工既要確保焊縫質(zhì)量又要保證牛腿焊接位置正確，牛腿承重面板頂面標(biāo)高誤差須控制在5mm之內(nèi)。

圓臺(tái)型導(dǎo)向架設(shè)置在鋼護(hù)筒頂部，共設(shè)4個(gè)，均設(shè)在墩的四個(gè)角樁位置。

封堵板主要由頂部半圓型封堵面板及環(huán)形加勁圈、加勁板等組成，封堵面板上表面及環(huán)形加勁圈內(nèi)側(cè)均粘附2cm的泡沫板以便與套箱底板、鋼護(hù)筒外壁接觸密實(shí)。封堵板下放是后續(xù)套箱封底施工的一個(gè)關(guān)鍵工序，由于封堵板下方到位后完全是處于水下環(huán)境，其與套箱底板和護(hù)筒外壁之間的縫隙是完全不可預(yù)見(jiàn)的，縫隙過(guò)大的話(huà)很有可能導(dǎo)致封底的失敗。封堵板下放時(shí)應(yīng)注意環(huán)形加勁圈及三角加勁板在牛腿位置處避讓?zhuān)路诺轿缓笥蓾撍畣T下水將兩半圓弧封堵板間連接板上的螺栓擰緊以縮小封堵板環(huán)形加勁圈與護(hù)筒周邊縫隙。另外還要視視縫隙大小可采取用適當(dāng)直徑的圓鋼筋水下焊接堵縫或加設(shè)木楔等措施來(lái)減小縫隙。

3.3 套箱加工

（1）基樁鋼護(hù)筒偏位測(cè)量。測(cè)量工作分初測(cè)和精測(cè)兩步，初測(cè)作為套箱初加工的參考；精測(cè)在鉆孔平臺(tái)拆除后進(jìn)行，它作為套箱主桁架和底板加工預(yù)留孔位置的修正和最終依據(jù)。

（2）套箱加工。鋼套箱在工廠整體加工制作，在護(hù)筒精測(cè)數(shù)據(jù)出來(lái)后用全站儀對(duì)主桁架位置及底板開(kāi)孔進(jìn)行檢測(cè)及修正。鋼套箱在轉(zhuǎn)運(yùn)前按規(guī)范對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收并試吊，驗(yàn)收通過(guò)后即可轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.4 套箱安裝

（1）浮吊選型。對(duì)于執(zhí)行此項(xiàng)吊裝作業(yè)的浮吊選型，主要是拿以下三項(xiàng)要求來(lái)作為依據(jù)：①吊高要求：最低水位吊裝時(shí)，套箱底至少能比平臺(tái)高2m；②吊幅要求：浮吊最小吊幅=吊點(diǎn)至平臺(tái)西側(cè)邊緣長(zhǎng)度+富余寬度5m；③吊重要求：在滿(mǎn)足前兩項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，吊裝重量不得小于800t。經(jīng)過(guò)綜合分析后，決定選用1300T級(jí)浮吊。

（2）選擇拖航時(shí)間及拖航。

（3）錨泊。船隊(duì)到達(dá)施工墩位附近后按事前安排拋錨停泊，浮吊橫橋向停泊在安裝墩一側(cè)，運(yùn)套箱的船橫橋向停泊在浮吊前方，與橋墩間應(yīng)保持一定的安全距離，具體錨泊位置見(jiàn)下圖4。

（4）起吊安裝。

①準(zhǔn)備工作

測(cè)量方法與測(cè)量控制；反壓牛腿、限位裝置及配電設(shè)施準(zhǔn)備；指揮人員、測(cè)量人員、起重工、電焊工，安裝限位支撐架人員，按分工計(jì)劃，準(zhǔn)備進(jìn)入崗位；浮吊掛上起重繩。

②起吊

一切準(zhǔn)備工作就緒后，在高平潮前后開(kāi)始起吊作業(yè)。

③平移定位

套箱吊離駁船后，定位船及駁船通過(guò)收錨移至離橋軸線較遠(yuǎn)的地方，以便不影響套箱的水平移動(dòng)。定位船及駁船移走后，通過(guò)收放浮吊錨纜，緩慢平穩(wěn)地將浮吊平移至墩位上方，瞄準(zhǔn)導(dǎo)向架微調(diào)對(duì)位。

④下方就位

此步工作在落潮水流相對(duì)平穩(wěn)后開(kāi)始（低平潮前一小時(shí)左右），爭(zhēng)取半小時(shí)內(nèi)完成，以利于反壓牛腿焊接及限位支撐安裝。對(duì)位觀察人員（共30人）穿上救生衣，系好安全帶，先在套箱頂部觀察對(duì)位情況，待套箱下降一定高度后，進(jìn)入箱內(nèi)，站在底板與桁架上弦桿上（事先已鋪好木板），一人一樁觀察對(duì)位情況，并將觀察情況報(bào)指揮員。指揮員根據(jù)儀器觀測(cè)和肉眼觀察情況指揮浮吊正確對(duì)位后緩慢下放套箱進(jìn)入導(dǎo)向架，進(jìn)而進(jìn)入護(hù)筒頂部（+3.53m），然后停止下放，觀察底板處各樁樁位就位情況，和整體套箱偏位情況。分析觀測(cè)情況，如有異常，需及時(shí)采取相應(yīng)措施，如無(wú)異常情況，以每50cm一級(jí)逐級(jí)下放套箱，直至離牛腿面10cm處暫停下放。經(jīng)緯儀再次測(cè)讀套箱位置，并盡可能參照測(cè)讀數(shù)據(jù)調(diào)整套箱位置后繼續(xù)下放套箱接近牛腿面，重復(fù)上述步驟，下沉到位。

⑤安裝限位裝置

經(jīng)檢查（整體套箱就位精度，牛腿支撐情況，底板孔位與護(hù)筒間相對(duì)位置等）套箱就位達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，松鉤50%。16名觀察人員立即分成8組，快速安裝水平限位支撐，水平限位支撐采用千斤頂和鋼管加工而成，事先懸掛在套箱內(nèi)支撐鋼管上或是存放在底桁架上方的架子上。待端部4個(gè)水平限位支撐基本就位后，完全松鉤，待全部水平限位及6個(gè)下述豎向反壓限位裝置安裝完成后，打開(kāi)吊索銷(xiāo)子，浮吊就地待命。

4、結(jié)語(yǔ)

在防撞鋼套箱的施工中，我們不斷摸索，吸取教訓(xùn)，現(xiàn)在回想起來(lái)防撞套箱的安裝過(guò)程中最重要的也是最容易忽視的兩點(diǎn)是封堵板的安裝及基樁鋼護(hù)筒偏位測(cè)量工作。

在封堵板的施工中應(yīng)注意：由于個(gè)別鋼護(hù)筒會(huì)發(fā)生變形（局部到達(dá)15cm），致使鋼護(hù)筒截面失圓（護(hù)筒截面變成橢圓形）則封堵板現(xiàn)有的2cm泡沫板沒(méi)法貼緊鋼護(hù)筒外壁，由于封堵板完全處于水下環(huán)境，發(fā)現(xiàn)此種情況并解決尤為困難；另外在套箱就位后，套箱自重使底板與封堵板面板貼合在一起，但不可避免也存在縫隙，為解決這些縫隙問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)際操作過(guò)程中不斷派遣潛水人員下水逐個(gè)檢查并一一解決。

基樁鋼護(hù)筒偏位測(cè)量工作的初測(cè)數(shù)據(jù)是底籃桁架設(shè)計(jì)和底板開(kāi)孔直徑選擇的關(guān)鍵依據(jù)，但護(hù)筒精測(cè)數(shù)據(jù)更為重要，因?yàn)榈谆@加工也會(huì)存在誤差，在底籃加工完成之后需利用精測(cè)數(shù)據(jù)與桁架實(shí)際位置一一對(duì)比，發(fā)現(xiàn)位置超出警戒線應(yīng)立馬修正，防止套箱下放時(shí)出現(xiàn)底籃不能入護(hù)筒口的事故。

在防撞套箱的施工過(guò)程中，我們不斷摸索，吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)使防撞套箱安裝施工工藝不斷成熟。由于水上工程施工條件及環(huán)境的復(fù)雜性，人員和機(jī)械配置還有待進(jìn)一步完善，施工工藝也有待進(jìn)一步優(yōu)化。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 路橋華東工程有限公司.海上橋梁承臺(tái)與承臺(tái)防撞設(shè)施一體化施工[B].2006

[2]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017—2003）

作者簡(jiǎn)介：

鐘 奎：男、1969年05月、大學(xué)本科、工程師

郭杰鑫：男、1986年03月、工學(xué)學(xué)士、助理工程師

趙世杰：男、1981年10月、大學(xué)專(zhuān)科、助理工程師

米紅衛(wèi)：男、1973年08月、大學(xué)本科、助理工程師